水輪發(fā)電機(jī)定子鐵心硅鋼片修復(fù)新工藝研究

王 偉，王 超，肖蓉蘭

（1五凌電力有限公司三板溪電廠，貴州 錦屏556700；2.五凌電力有限公司掛治電廠，貴州 錦屏556700）

1 引言

三板溪水力發(fā)電廠位于貴州省錦屏縣沅水干流上游清水江中下游，為沅水梯級(jí)開發(fā)的龍頭水庫(kù)。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、航運(yùn)、梯級(jí)補(bǔ)償?shù)染C合效益。電廠安裝4臺(tái)單機(jī)容量為250MW 的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1000MW，年發(fā)電量24.28億kW·h。電廠選用立軸半傘式密閉自循環(huán)無風(fēng)扇空氣冷卻三相凸極同步發(fā)電機(jī)，型號(hào)為SF250-36/10200。

2016年8月22日，三板溪電廠3號(hào)發(fā)電機(jī)定子A 相發(fā)生接地故障，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)為發(fā)電機(jī)U4支路，第39槽下層線棒處，發(fā)生接地故障。將線棒拆除后，發(fā)現(xiàn)定子最下層硅鋼片移位突出，突出量為8mm，切入第39槽下層線棒，導(dǎo)致其發(fā)生金屬性接地。針對(duì)該故障，電廠決定拆除3號(hào)發(fā)電機(jī)的定子鐵心和線棒，重新進(jìn)行疊裝和下線。

機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行至今已逾10年，硅鋼片的性能參數(shù)、外觀均已發(fā)生了變化，拆卸過程中對(duì)硅鋼片也多有損傷。如全部使用新硅鋼片，將給電廠帶來更大成本；如繼續(xù)使用舊片，則不利于機(jī)組后續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。電廠經(jīng)多方考察后決定委托專業(yè)廠家對(duì)硅鋼片進(jìn)行修復(fù)，其中3號(hào)發(fā)電機(jī)和2號(hào)發(fā)電機(jī)已對(duì)發(fā)電機(jī)定子進(jìn)行了改造。改造時(shí)使用的定子鐵心硅鋼片為涂抹有機(jī)漆的50%新片和50%翻新舊片錯(cuò)層擺放，較全部使用新片節(jié)省檢修費(fèi)用約360萬/臺(tái)。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部最新要求，禁止在新生產(chǎn)或者翻新扇形硅鋼片中使用有機(jī)漆，必須使用環(huán)保等級(jí)更高、絕緣性能更好的水溶性漆。因此，擬使用國(guó)產(chǎn)0151水溶性漆代替有機(jī)漆進(jìn)行翻新修復(fù)。

2 修復(fù)工藝

修復(fù)工藝主要遵循以下幾個(gè)步驟：

（1）對(duì)舊片進(jìn)行挑選，檢查硅鋼片額部、鴿尾、孔徑、槽部、齒端等處是否存在變形和缺角少邊，對(duì)缺角少邊的必須作報(bào)廢處理，對(duì)變形的硅鋼片挑選出來經(jīng)修復(fù)后再進(jìn)行后序處理。

（2）對(duì)篩選的定子硅鋼片邊緣進(jìn)行初步處理，將硅鋼片邊緣原有半導(dǎo)體絕緣浮漆去除。

（3）全部硅鋼片進(jìn)行去油、去污處理并進(jìn)行清洗。

（4）通過毛刺機(jī)對(duì)硅鋼片進(jìn)行雙面打磨處理，經(jīng)打磨后的硅鋼片漆膜必須表面光滑平整，硅鋼片槽口邊緣無毛刺。

（5）將打磨后的全部硅鋼片同時(shí)進(jìn)行雙面去粉塵。

（6）將硅鋼片通過烤漆線進(jìn)行涂漆，選用0151水性硅鋼片絕緣漆，并按照0151漆涂刷技術(shù)要求進(jìn)行涂漆，片厚控制在0.52～0.525μm 之間，局部高點(diǎn)不超過0.535μm。

（7）檢查每千片漆膜附著力、漆膜厚度和絕緣情況。

（8）每一道工序都堅(jiān)持“三檢制”，最后經(jīng)過質(zhì)檢員檢測(cè)合格后方可進(jìn)入下一道工序。

（9）完工后的硅鋼片裝箱，進(jìn)行防潮防水包裝。

3 修復(fù)效果

3.1 修復(fù)后實(shí)物效果圖

使用水溶性漆修復(fù)后定子鐵心硅鋼片與有機(jī)漆修復(fù)后的實(shí)物對(duì)比如圖1所示：

圖1 修復(fù)后硅鋼片對(duì)比示意圖

3.2 修復(fù)后測(cè)試結(jié)果

分別委托東方電機(jī)有限公司和上海市電氣絕緣與熱老化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)修復(fù)后的硅鋼片進(jìn)行檢測(cè)。

3.2.1 東方電機(jī)有限公司的檢測(cè)結(jié)果

絕緣電阻檢測(cè)結(jié)果：采用富蘭克林試驗(yàn)測(cè)量?jī)x器，將試片加熱至150℃，施加3MPa 的壓力，在單層漆膜上施加0.5V 直流電源，讀取測(cè)量所得的電流值均大于644355Ω·mm2。

采用TT290覆層測(cè)厚儀檢測(cè)，每件正反面各取10點(diǎn)檢測(cè)硅鋼片樣片漆膜單面涂層厚度檢測(cè)結(jié)果：樣片1正面均值15.21，反面均值16.33；樣片2正面均值14.07，反面均值15.99（單位：μm）。

漆膜固化度：白細(xì)棉布蘸無水擦拭，漆膜沒有變軟及脫落。漆膜柔軟性：φ30圓棒彎曲，漆膜無開裂脫落。漆膜附著性：按照ISO2409進(jìn)行劃格法測(cè)試，漆膜附著性達(dá)到1級(jí)。

外觀：目測(cè)漆膜色澤均勻，無外來雜質(zhì)，硅鋼片背面無明顯劃痕。

3.2.2 上海市電氣絕緣與熱老化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果

采用檢驗(yàn)儀器：HT-2007硅鋼片層間電阻測(cè)試儀；TT3100覆層測(cè)厚儀；劃痕測(cè)試儀。測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 修復(fù)后硅鋼片性能測(cè)試結(jié)果

3.3 安裝后鐵損試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)定子鐵心是由薄硅鋼片現(xiàn)場(chǎng)疊裝而成。在硅鋼片的制造或現(xiàn)場(chǎng)疊裝過程中，可能損壞片間絕緣，從而造成片間短路。為了防止運(yùn)行中因片間短路引起局部過熱，威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行，需對(duì)機(jī)組鐵心進(jìn)行鐵損試驗(yàn)，以檢查鐵心片間絕緣是否短路，壓緊螺栓是否緊固，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。1～3號(hào)機(jī)定子鐵心鐵損試驗(yàn)的參數(shù)如表2所示。

表2 定子鐵心試驗(yàn)參數(shù)分析表

依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及廠家對(duì)試驗(yàn)參數(shù)分析的回函可知，采用水溶性漆修復(fù)后的1號(hào)機(jī)定子鐵心硅鋼片檢測(cè)結(jié)果及疊裝后鐵損試驗(yàn)數(shù)據(jù)與采用有機(jī)漆修復(fù)的2號(hào)、3號(hào)機(jī)組數(shù)據(jù)都是合格的，且從改造后運(yùn)行至今，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定正常。

4 結(jié)論

1號(hào)機(jī)定子改造全部使用水溶性漆翻新定子鐵心硅鋼片，較2號(hào)、3號(hào)機(jī)組新片與舊片錯(cuò)層擺放節(jié)省檢修費(fèi)用約230萬/臺(tái)，較全部使用新片節(jié)省檢修費(fèi)用約680萬/臺(tái)。同時(shí)國(guó)產(chǎn)水溶性硅鋼片漆用水作溶劑取代了甲苯等有毒的有機(jī)溶劑，不僅大幅度降低了對(duì)環(huán)境的污染，也減少了對(duì)操作工人健康的危害，可為同類型機(jī)組定子改造提供借鑒參考。